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固态电池这个词，最近特别火。1月9日蔚来在Nio Day上公布总能量150kWh的固态电池，并宣称将于2022年量产。3月15日大众集团的Power Day上，CEO Diess也cue到了固态电池。
几年前还停留在实验室里的概念，难道真的要马上量产了么？我们是真的迎来了技术突破，还是看到了另一个华丽的泡泡？
01 如何评价电池的好坏？
我们在玩经营策略游戏，查看武将或者球员信息的时候，经常会看到一张蜘蛛图。有时候，我们需要能力均衡的人，有时候，却需要长板突出的人。工程师选电池，也是同样道理。
● 能量密度 ●
对电池来说，能量密度肯定是最重要的参数。里程不够远，开车留心眼。这十几年来电池的升级，最核心的，就是能量密度在不断提升。
● 电池寿命 ●
车子不是手机，谁也不想买个车，用个两年电池就不能用了。
● 安全性 ●
安全性能更不用多说，就算是特斯拉，也受不了连着烧车。
● 充电速度、低温性能、生产成本 ●
还有，就是充电速度，低温性能，生产成本，这些都不能有明显的缺点。
三元锂电池能发展到今天的规模，从手机再到新能源汽车，打遍天下，其实凭借的就是它均衡的性能——在这张蜘蛛图里，它没有少于6分的项目。民用品不追求某个指标特别突出，但是不能有明显的短板。
而固态电池就很尴尬了。
02 固态电池性能如何？
初中化学老师告诉我们，把铜棒和锌棒往硫酸溶液里一放，一个电池诞生了。锌棒是正极，铜棒是负极，硫酸溶液是电解液，这就是一块最原始的电池。
正负极之间不能接触，那叫做短路。所以我们还需要一层隔膜。
这就是锂电池最重要的组成部分——正极、负极、电解液、隔膜。
他们各自有着庞大的产业链条，有很多故事可以说，许多新能源板块，去年被爆炒的上市公司，就是做这四个东西的。今天我们聊的固态电池，主要是在电解液和隔膜上做文章。
固态电池，顾名思义，就是将电解液做成固态。
用更轻更薄的固态电解液，完全或者部分的取代传统电池里的隔膜和电解液。
初中化学老师还告诉过我们，起火需要可燃物，更需要氧气。三元锂电池之所以会火，是因为液态的电解质是易燃物。电解液在遇到高温的时候，会释放氧化剂。氧化剂与金属剧烈反应放出热量，促使电解液继续释放氧化剂，发生连锁反应，引发危险。
而固体电解质非易燃，这就从根本上提高了安全性。有些固态电池，甚至剪掉一半，另一半还能继续工作。要过三元电池谈虎色变的“针刺试验”，简直就是哪里会不点哪里，SO EASY。
固态电池还可以采用全金属锂等替代现在的石墨，充当负极。大幅度提升能量密度，保守估计，可以实现电芯超过400Wh/kg的能量密度。这比现在最牛的三元电芯，还要高三分之一以上。1000km续航可能真的不是梦想。
除了能量密度和安全性，在其他方面，固态电池的表现就相当差了。
正负极和电解质都是固体，固体与固体之间接触，导电率要差一些，所以电流一大，发热特别厉害。
放电功率受限，做不了高性能车；充电功率受限，快充表现较差。
普通三元锂电池现在差不多是20多分钟能充满一半的电量，现阶段的固态电池，那可就差得远了。
冬天的时候导电性能更差，这些问题都会进一步加剧。固态没有液态均匀，容易产生锂枝晶，寿命也会缩短短。
性能差还不是最重要的，最重要的是，固态电池贵！
贵的原因，主要是它背后，没有一套完整的产业链支撑。
03 固态电池发展现状
新能源汽车的电池，在最近几年能够发展这么快，主要是因为之前在消费电子领域，从技术到人才，从矿井到市场，整条产业链已经铺好了道路。就连我们都知道的行业巨头CATL，也是从消费电子领域的电池供应商 ——ATL一步步走来的。日本松下，韩国LG，也都是消费电子领域里的老炮。
所以呢，饭要一口一口吃，固态电池的技术发展，也要一步一步来。这里的技术内容有点深奥，我们没必要扯开了讲。我为大家简单总结了一下。
第一步是聚合物电解质。它可以沿用液态锂电池生产工艺，率先实现产业化，但电导率低的特性，就是我们刚刚提到的性能短板，比较难解决，基本没人用。
第二步是氧化物电解质。导电性能好一些，但加工难度提升，容量也比较低。可以和聚合物电解质结合，但是需要大量的投资。
第三步就是最牛逼的硫化物电解质，电导率与液态电解质接近但其对环境敏感，生产环境的控制十分苛刻，对工艺技术和成本提出很大挑战。是固态电池的最终解决方案。
各企业研究方向存在不同侧重点，但也不完全局限于单一体系电解质。
●清陶新能源 ●
蔚来Nio Day之后，网上盛传蔚来的固态解决方案，来自清陶新能源。
这是一家专注于将固态技术量产的电芯厂商，名气肯定没有宁德时代、比亚迪这么大，可能在Nio Day之前，大家都没关注过他。
清陶规划的产品，是基于聚合物/氧化物电解质的原位固化方案。选择的路径最简短，量产的时间是最早的，和蔚来宣传的2022年基本吻合。那么和蔚来传绯闻，就有模有样了。
还有一个跟蔚来名字很像的，北京卫蓝也是行业内固态电池大咖。
● CATL ●
说到电芯，那必然绕不开行业巨头CATL。CATL并不是说完全不care固态电池，而是直接将目光，瞄准于我们刚刚说的终极方案——硫化物电解质与全锂金属负极。
最有挑战的技术，量产时间最晚。可能要到2030年左右，才能看到面世的希望。但这可是憋了个大招，一旦上市，可能就是颠覆性的产品。
● Quantum Scape ●
不止国内，海外也有很多钻研固态电池的企业。大众在Power Day上提到的投资对象，位于美国加州的Quantum Scape就是一家。
不止是大众，上汽也投资过这家企业。Quantum Scape主要研发的是氧化物电解质+无负极锂金属体系；现在他们规划的产能，要到大概2026年，才能开始上量。
我们最后总结一下。从聚合物，到氧化物，到硫化物，固态电池有三条路可以走。
现在是2021年，我认为两年内，可能有尝鲜的产品上市，但民用汽车不可能接受明显的短板，这样的固态产品，不会是主流。
5年左右，在某些小领域站稳脚跟。
而从10年左右的周期来看，2030年前后，大家完全可以对固态电池有期待，从电子终端，到电动汽车，续航可能再一次大大提升。
但是说短期内，要上市一款各方面，都能完全替代现有的三元锂电池，能量密度还要暴涨的固态电池，在蜘蛛图上有完美的表现，基本不太可能。前段时间有一家企业说，要量产石墨烯电池。
后来的故事大家都知道了，基本是一个负极材料里，掺了一些石墨烯的电池。
我们在两年内，能看到的高能量密度电池，很可能是一些固液混合电解质，配合在正负极材料上改进的办法，如同智己汽车公布的“掺硅补锂“技术，也能让电动车的续航，达到1000km，有机会小编下次讲。
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八分钟看懂，什么是固态电池？
来源：https://www.toutiao.com/i6949833022535418380/
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发表于 2021-4-11 22:32:31
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